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人工DNAの記憶

16.04.2016

合成されたDNAにさまざまな情報を蓄え、エラーなく取り出す仕組みができました。

ワシントン大学とマイクロソフトの研究者は、合成された DNA に関する情報を保存するシステムについて説明しました。このようにして、さまざまな種類の情報（テキスト、画像、音声）を保存するだけでなく、それらを正確に読み取ることもできました。

生物の遺伝情報を保存するために自然界で作成された DNA 分子は、既存のすべてのデジタルストレージデバイス技術 (ハードドライブ、光学ドライブ、フラッシュドライブなど) よりも何百万倍も高密度に情報を保存できます。数年から 1 年、3 年かかる他のデバイスとは対照的に、データは数世紀にわたって安全に保管されます。 DNA の密度限界は、1018 mm3 あたり 500 エクサバイト (XNUMX バイト/mmXNUMX) であり、半減期は XNUMX 年以上であると推定されています。確かに、これまでのところ、この方法で記録された情報へのアクセスは非常に遅い (数十秒から数時間) ため、このようなシステムはアーカイブデータストレージにのみ使用できます。

コード化は、DNA の 4 つの基本構成要素であるアデニン (A)、グアニン (G)、シトシン (C)、およびチミン (T) を使用して行われます。これらのブロックはコード番号に対応しています。 0 つあるため、1 進数は基数の異なるコードに変換されてからエンコードされます。最も単純なケースでは、基数 2 のシステムを使用できます。次に、A、C、G、T を数字 3、01110001、4、1301 にマッピングします。たとえば、バイナリシーケンス XNUMX のエンコードプロセスは、それを置き換えることです。ベースXNUMXのハフマンコード-XNUMX、そしてDNA鎖の合成-STAS。しかし、このようなコーディングでは、DNA 合成時に発生する多数のエラーを防ぐことはできません。そのため、エラーの可能性を減らす特別なコーディング方法を開発する必要があり、さらにコンピューターのメモリで使用されるエラー訂正回路をバイオテクノロジーに追加する必要がありました。

研究者たちは、多数の異なる DNA に記録された情報へのランダムアクセスの問題も解決しました。これを行うために、サービスデータ (「インデックス」) をエンコードする方法を学び、必要な情報を見つけられるようにしました。彼らは、分子生物学で使用されるポリメラーゼ連鎖反応を使用して、目的の指標を特定し、次に DNA 配列決定法を使用してデータを読み取りました。

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科学技術の最新ニュース、新しい電子機器：

量子もつれのエントロピー則の存在が証明された 09.05.2024

量子力学は、その神秘的な現象や予期せぬ発見で私たちを驚かせ続けています。最近、理化学研究所量子コンピューティングセンターの Bartosz Regula 氏とアムステルダム大学の Ludovico Lamy 氏が、量子もつれとそのエントロピーとの関係に関する新しい発見を発表しました。量子もつれは、現代の量子情報科学技術において重要な役割を果たしています。ただし、その構造は複雑であるため、理解と管理が困難になります。レグルスとラミーの発見は、量子のもつれが古典系と同様のエントロピー規則に従うことを示しています。この発見は、量子情報科学技術の分野に新たな視点をもたらし、量子のもつれと熱力学との関係についての理解を深めます。研究結果は、もつれ変換の可逆性の可能性を示しており、これにより、さまざまな量子技術での使用が大幅に簡素化される可能性があります。新しいルールを開く ... >>

ミニエアコンソニーレオンポケット5 09.05.2024

夏はリラックスしたり旅行したりするのに最適な時期ですが、多くの場合、暑さが耐え難い苦痛に変わることがあります。ソニーの新製品、Reon Pocket 5 ミニエアコンをご紹介します。ユーザーにとって夏をより快適にすることを約束します。ソニーは、暑い日に体を冷やすユニークなデバイス、Reon Pocket 5 ミニコンディショナーを導入しました。首にかけるだけでいつでもどこでも涼しさを楽しめます。運転モードの自動調整と温度・湿度センサーを搭載したミニエアコンです。革新的なテクノロジーのおかげで、Reon Pocket 5 はユーザーのアクティビティや環境条件に応じて動作を調整します。ユーザーはBluetooth経由で接続された専用モバイルアプリを使用して簡単に温度を調整できます。さらに、ミニコンディショナーを取り付けられる、便利な特別デザインのTシャツとショーツも用意されています。デバイスはああ、 ... >>

スターシップのための宇宙からのエネルギー 08.05.2024

新技術の出現と宇宙計画の発展により、宇宙での太陽エネルギーの生産がより実現可能になってきています。スタートアップ企業のトップである Virtus Solis は、SpaceX の Starship を使用して地球に電力を供給できる軌道上発電所を構築するというビジョンを共有しました。スタートアップ企業のVirtus Solisは、SpaceXのStarshipを利用して軌道上に発電所を建設するという野心的なプロジェクトを発表した。このアイデアは太陽エネルギー生産の分野を大きく変え、より利用しやすく、より安価になる可能性があります。このスタートアップの計画の中核は、Starshipを使って衛星を宇宙に打ち上げるコストを削減することだ。この技術的進歩により、宇宙での太陽エネルギー生産は従来のエネルギー源と比べてより競争力のあるものになると期待されています。 Virtual Solis は、Starship を使用して必要な機器を配送し、軌道上に大型太陽光発電パネルを構築することを計画しています。ただし、重要な課題の 1 つは、 ... >>

強力なバッテリーを作成する新しい方法 08.05.2024

技術の発展とエレクトロニクスの使用拡大に伴い、効率的で安全なエネルギー源を作り出すという問題はますます緊急になっています。クイーンズランド大学の研究者らは、エネルギー産業の状況を変える可能性のある高出力亜鉛ベース電池を開発するための新しいアプローチを発表した。従来の水ベースの充電式電池の主な問題の 1 つは電圧が低いことであり、そのため最新の機器での使用が制限されていました。しかし、科学者によって開発された新しい方法のおかげで、この欠点は見事に克服されました。研究の一環として、科学者たちは特別な有機化合物であるカテコールに注目しました。これは、バッテリーの安定性を向上させ、効率を高めることができる重要なコンポーネントであることが判明しました。このアプローチにより、亜鉛イオン電池の電圧が大幅に向上し、競争力が高まりました。科学者によると、このようなバッテリーにはいくつかの利点があります。彼らはbを持っています ... >>

温かいビールのアルコール度数 07.05.2024

最も一般的なアルコール飲料の 1 つであるビールは、飲む温度によって変化する独自の味を持っています。国際的な科学者チームによる新しい研究で、ビールの温度がアルコールの味の知覚に大きな影響を与えることが判明しました。材料科学者のレイ・ジャン氏が主導したこの研究では、温度が異なるとエタノールと水分子が異なる種類のクラスターを形成し、それがアルコールの味の知覚に影響を与えることが判明した。低温ではより多くのピラミッド状のクラスターが形成され、「エタノール」の辛味が軽減され、飲み物のアルコール感が軽減されます。逆に温度が上がるとクラスターが鎖状になり、アルコール感が強くなります。これは、白酒などの一部のアルコール飲料の味が温度によって変化する理由を説明します。得られたデータは飲料メーカーに新たな可能性をもたらします。 ... >>

アーカイブからのランダムなニュース

細菌テープレコーダー 26.11.2017

科学者たちは、細菌の免疫システムを顕微鏡のテープレコーダーに変えることに成功しました。コロンビア大学医療センターの研究者は、このバクテリアテープレコーダーを使用して、病気の診断から環境観察まで、バクテリア細胞を使用する新しいクラスの技術の基礎を築きました。

科学者たちは、腸内に生息する最も身近な人間の細菌である大腸菌の通常の実験室株を改変しました。その結果、細菌は環境との相互作用を記録するだけでなく、これらの相互作用のタイミングも記録します。

科学者たちは、多くの細菌種の免疫システムである CRISPR-Cas を利用して、極小のテープレコーダーを作成しました。 CRISPR-Cas は、侵入したウイルスから DNA の断片をコピーして、次世代のバクテリアが病原体をより効果的に撃退できるようにします。その結果、細菌ゲノムの CRISPR 遺伝子座には、細菌とその祖先が生き残ったすべての細菌ウイルスの年代順の記録が蓄積されます。

テープレコーダーを作成するために、科学者はプラスミドと呼ばれる DNA の断片を変更し、外部信号に応答して細菌細胞内でより多くのコピーを作成できるようにしました。「テープレコーダー」を制御し、時刻を修正する別の録音プラスミドは、CRISPR-Cas システムのコンポーネントを表します。その結果、タイミングを記録するバックグラウンドシーケンスと、細胞の環境に応じて変化するシグナルシーケンスが混在します。その後、科学者は CRISPR 遺伝子座を調べ、記録を読み取り、時系列の指標を取得できます。

現在、システムは最大 XNUMX つの信号を同時に処理し、数日間記録することができます。

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